Il MIT sta regalando la fattoria?

Un venerdì mattina dello scorso aprile, Bethany LaPenta, una studentessa del secondo anno di ingegneria elettrica e informatica, era nella sua stanza a Simmons, seduta al computer e mangiando una ciotola di Apple Jack. Era in pigiama e dagli altoparlanti del computer scorreva musica dance elettronica. Ma non stava controllando la sua posta elettronica o aggiornando il suo profilo Facebook. Stava sostenendo un esame per il suo corso di circuiti ed elettronica, 6.002.

Circuiti ed elettronica è stato il primo corso offerto attraverso MITx, un progetto ambizioso che mira a riprodurre l'esperienza educativa del MIT online per un pubblico mondiale, con lezioni video, esperimenti di laboratorio virtuale e compiti ed esami classificati automaticamente. Ma gli studenti online che hanno iniziato a frequentare il corso a marzo erano circa un mese indietro rispetto ai 20 studenti del MIT, incluso LaPenta, che stavano testando il sistema nel campus.

La risoluzione dei problemi avanzata era essenziale, poiché il team del MITx si stava avventurando in acque inesplorate. Non avevamo idea di cosa sarebbe successo, dice Anant Agarwal, un professore di ingegneria elettrica e informatica (EECS) che insegna 6.002. Saremmo stati imbarazzati se solo 500 persone si fossero iscritte. Ma sarebbe un grande successo se 10.000 lo facessero. Quando il corso, denominato 6.002x, è stato attivato nel marzo 2012, più di 154.000 persone si sono iscritte. Alla fine, 7.157 studenti online passerebbero 6.002x, il numero che potrebbe richiedere 6.002 in 40 anni al MIT.

A maggio, il già massiccio esperimento sull'apprendimento online è diventato ancora più grande quando il MIT e Harvard hanno annunciato la formazione di edX , un'iniziativa congiunta, sostenuta da 30 milioni di dollari da ciascuna scuola, che offrirebbe corsi online non solo dai suoi partner fondatori ma anche da altre università. La piattaforma tecnologica costruita per MITx servirebbe da fondamento della piattaforma edX.

I vantaggi di MITx per un pubblico mondiale erano evidenti. MITx è animato da un senso di obbligo di massimizzare il potenziale umano, ha scritto il Cronaca dell'istruzione superiore è Kevin Carey. È semplicemente insostenibile rivendicare la leadership globale nell'educazione di un pianeta di sette miliardi di persone quando accumuli le tue offerte educative per alcune migliaia di fortunati che vivono insieme su un piccolo pezzo di terra.

I vantaggi per il MIT, d'altra parte, erano più oscuri. Gli amministratori hanno parlato della possibilità di addebitare solo una modesta quota agli studenti del MITx che volessero certificati di padronanza; il corso iniziale era offerto gratuitamente e al momento della stampa edX era in procinto di essere costituita come organizzazione no-profit. Il MIT sembrava deciso a regalare un prodotto, un'istruzione del MIT, per il quale fa pagare circa 200.000 dollari. edX metterà fuori commercio Harvard e il MIT? ha chiesto un titolo su Forbes sito web della rivista.

Agarwal, tuttavia, crede che edX dovrebbe migliorare l'esperienza educativa in un modo che avvantaggia gli studenti del MIT non meno di quelli che seguono i corsi online. In realtà non abbiamo applicato la tecnologia - tecnologia informatica, tecnologia Internet - all'istruzione, dice. Con l'apprendimento online, possiamo davvero reinventare l'istruzione. Dice che il programma aumenterà effettivamente il valore di un'istruzione all'interno del MIT, consentendo ai professori e agli assistenti di insegnamento di lavorare più direttamente con gli studenti liberandoli dagli obblighi che richiedono tempo per tenere conferenze e valutare. I corsi universitari potrebbero adottare quello che Agarwal chiama il modello di apprendistato, in cui gli studenti perseguono progetti di ricerca semestrali sotto la guida della facoltà. Le persone nel campus hanno un'esperienza completamente diversa, dice. Puoi creare un'esperienza molto migliore e aumentata rispetto a una pura esperienza online. E solo gli studenti del campus possono ricevere i titoli del MIT.

EdX potrebbe anche espandere il pool di candidati al MIT, sostiene Agarwal. Già, dice, sta fornendo una lezione pratica sul rigore di un'istruzione del MIT. Sulla bacheca online dedicata a 6.002x, ho visto discussioni che dicevano: 'Wow, questa roba è difficile', dice. La gente parla di ottenere un nuovo rispetto per gli studenti del MIT.

Il precedente OCW
Il MITx è nato da una serie di incontri nell'arco di cinque anni, in cui Rafael Reif, allora rettore dell'Istituto, si è consultato con docenti, amministratori e rappresentanti degli studenti su come la tecnologia potrebbe migliorare la qualità dell'istruzione all'interno del campus. Il programma è stato avviato nel dicembre 2011 e Reif ha nominato formalmente Agarwal suo direttore nel marzo 2012; a maggio, Agarwal si è dimesso da direttore di CSAIL per diventare presidente di edX. Questo autunno, MITx (il nome ora si riferisce ai corsi MIT offerti tramite edX) ospiterà due nuove lezioni online oltre a 6.002x: Introduzione alla chimica dello stato solido e Introduzione all'informatica e alla programmazione. Anche Harvard e l'Università della California, Berkeley, offriranno due corsi su edX. Da li, offerte di corsi edX si espanderà in base all'interesse dei professori e alla domanda degli studenti.

Ma in molti modi, MITx si basa sulla decennale iniziativa OpenCourseWare (OCW) dell'Istituto, che ha messo online i materiali del corso del MIT come programmi e appunti delle lezioni e, infine, in alcuni casi, video di lezioni. Quando ha debuttato, anche OCW ha suscitato speculazioni sul fatto che fosse nell'interesse del MIT.

Molte persone hanno sollevato domande simili, afferma Agarwal. Ma è stato molto positivo per il MIT sotto molti aspetti. Uno è che il MIT è diventato noto come una grande università del mondo. Più specificamente, dice, ha aiutato il marchio MIT. Ha portato molta buona volontà al MIT e il reclutamento è diventato molto più facile.

Infatti, in un sondaggio del 2010, il 57 percento degli studenti universitari del MIT ha riferito di essere stato a conoscenza dell'OCW prima di presentare domanda al MIT e, di questi, il 31 percento ha affermato che l'OCW ha avuto un'influenza significativa o molto significativa sulla loro decisione di partecipare. Tra gli studenti laureati, i numeri erano rispettivamente del 45 e del 30 percento. Un sondaggio separato della facoltà ha rilevato che il 34% dei docenti che avevano pubblicato materiale su OCW riteneva che il sito avesse migliorato la propria posizione professionale e il 58% di tutti gli intervistati riteneva che OCW avesse migliorato la reputazione dei propri dipartimenti. Pensa a edX e MITx come al prossimo grande passo, dice Agarwal. Molte delle stesse cose che hanno reso OCW un bene per il MIT continuano ad applicarsi qui.

Piattaforma Sperimentale
Fin dall'inizio, afferma Agarwal, MITx è stato concepito come una piattaforma su cui condurre esperimenti pedagogici. Sebbene sia riluttante a speculare su come potrebbero essere quegli esperimenti - per lui, parte del fascino del progetto è la sua apertura - offre alcuni esempi basati sull'esperienza sua e dei suoi colleghi con 6.002x.

L'organizzazione di 6.002x rispecchiava quella di un corso convenzionale nel campus, con lezioni e compiti di lettura che seguivano un ordine prescritto, serie di problemi settimanali che testavano la padronanza degli studenti dei concetti presentati nelle lezioni e nella lettura, ed esperimenti di laboratorio che li rendevano concetti vividi. Ma, suggerisce Agarwal, il MITx potrebbe variare quella formula, ad esempio presentando prima i problemi agli studenti e chiedendo loro di scovare le informazioni necessarie per risolverli. Con migliaia di studenti che adottano ogni approccio contemporaneamente, un confronto tra i due sarebbe statisticamente significativo. Lo svolgimento dell'esame degli studenti indicherebbe i relativi meriti di ciascuno.

Allo stesso modo, dice Agarwal, nel 6.002x, agli studenti era permesso controllare l'accuratezza delle loro risposte ai problemi dei compiti; se hanno sbagliato le risposte, potrebbero rielaborare i problemi e inviare nuovamente. Alcuni studenti del gruppo di test all'interno del campus hanno ritenuto che ciò avesse migliorato la loro comprensione del materiale; sono stati in grado di identificare e correggere i difetti nel loro ragionamento. Sapevi esattamente quando avevi le cose giuste e quando no, dice lo studente 6.002x David Ku '12. Con un P-set fisico, vai avanti finché non riesci a capire nient'altro, e pensi: 'Questo è il 70% di probabilità che andrà bene' e lo consegni. E potresti non pensare a riguardo mai più, a meno che tu non prenda specificamente il tuo P-set e poi lo confronti con il set di risposte, cosa che non credo che la maggior parte delle persone faccia.

Altri studenti, tuttavia, hanno riferito che avrebbero semplicemente modificato le loro risposte in modo casuale, ad esempio moltiplicando o dividendo per 2π, finché non fossero corrette. Ma ancora una volta, la portata del corso online è così ampia che a migliaia di studenti potrebbero essere offerti controlli illimitati, a migliaia di studenti potrebbero essere offerti pochi o nessun controllo e le loro prestazioni agli esami potrebbero essere confrontate.

La piattaforma costruita da [il capo scienziato di edX] Piotr Mitros, Dave Ormsbee e il resto del nostro team di sviluppo ci consente di offrire a diversi gruppi di studenti esperienze leggermente diverse in modo da poter eseguire questo tipo di test, afferma Agarwal.

Energie mirate
Naturalmente, lo sviluppo di nuove tecnologie educative non significa necessariamente rilasciarle gratuitamente al resto del mondo. Ma così facendo, Agarwal crede, darà a edX una dimensione e una portata globale che lo aiuteranno a concentrare le risorse, stabilire standard tecnici e realizzare economie di scala che produrranno risultati molto più utili molto più velocemente.

Abbiamo cercato di fare varie iniziative nel campus per un paio di decenni, dice Agarwal. Ma non c'è standardizzazione. Ognuno ha fatto le sue cose. Pensare in grande può fungere da parafulmine per le persone che si riuniscono e concentrano tutti i loro sforzi lungo un vettore, in modo da poter fare qualcosa di molto, molto più grande.

Abbiamo collaborato con Harvard e lavoreremo anche con altre università in tutto il mondo, aggiunge. Quindi penso che questo crei un effetto moltiplicatore di forza.

Per i potenziali donatori, un progetto che promette di migliorare la qualità dell'istruzione nei paesi in via di sviluppo è anche più allettante di uno i cui beneficiari sono studenti abbastanza fortunati da frequentare il MIT e Harvard. Agarwal afferma che edX sta già parlando con diverse fondazioni e filantropi privati. Molti di loro hanno contattato noi , lui dice. Un approccio senza scopo di lucro alla democratizzazione dell'istruzione è qualcosa di grande interesse per loro.

E costruire una comunità internazionale di utenti ha l'effetto collaterale di creare una comunità internazionale di sviluppatori. La piattaforma tecnica è ancora in fase di sviluppo, ma una volta stabilizzata, edX prevede di rilasciare il codice sottostante con una licenza open source. Il vantaggio di farlo piuttosto che farlo da solo è che puoi far sì che la comunità si sviluppi e migliori, afferma Agarwal. Voglio dire, questo è un compito enorme.

In effetti, con grande stupore di Agarwal, gli studenti 6.002x non hanno nemmeno aspettato il rilascio del codice sorgente di edX prima di intervenire. Poiché le persone hanno richiesto miglioramenti, molti studenti stessi ci stanno dando pezzi di codice e tecnologie che stiamo realizzando disponibile in tutto il mondo, dice. Ad esempio, afferma Piotr Mitros, uno studente ha scritto un visualizzatore di libri di testo online che funzionava meglio della versione MITx sui dispositivi mobili; un altro ha scritto un programma che consente agli studenti di scaricare i video del corso da YouTube per la visualizzazione offline. Diversi studenti hanno scritto script utente per Firefox che hanno aggiunto funzionalità sostanziali al materiale didattico, da piccole cose come un controllo del volume per il lettore video a cose più grandi come una migliore visualizzazione di quali problemi vengono classificati o l'integrazione dei componenti social, afferma Mitros.

L'apertura di edX ha pagato più dividendi diretti per gli studenti del MIT nella sezione sperimentale di 6.002 la scorsa primavera. Il sito del MITx ha ospitato due forum di discussione dedicati al corso, uno per gli studenti del MIT e un altro per quelli fuori sede. Il corso esterno aveva una base di utenti più ampia, quindi il forum online era molto più reattivo, afferma LaPenta. Nel corso interno, avresti postato una domanda e pochi giorni dopo avresti ricevuto una risposta. Considerando che con il corso online, pubblichi una domanda e tre o quattro risposte apparirebbero entro 30 minuti.

Poiché gli studenti esterni erano indietro di un mese rispetto agli studenti del campus, non erano di grande aiuto sui set di problemi, che avevano date di scadenza specifiche. Ma LaPenta dice che ha fatto affidamento sul forum per studiare per gli esami. Se c'era un concetto che non mi era chiaro, si è scoperto che altre cinque persone avevano la stessa domanda, dice. È stato molto utile per gli esami. Agarwal aggiunge che gli studenti che si sono presi il tempo di rispondere alle domande sul forum hanno anche consolidato la loro comprensione del materiale. Non impari mai veramente qualcosa finché non devi insegnarlo, dice.

Test di guida
Per gli studenti del gruppo sperimentale nel campus, tuttavia, la maggior parte dei vantaggi della piattaforma MITx riguardava le tecnologie stesse, non il fatto che anche altre 154.000 persone le stessero utilizzando. Diversi studenti hanno citato la comodità delle lezioni video. Gestivo cinque classi questo semestre, quindi sarebbe stato molto più difficile andare a lezione, andare a recitare, fare tutte le cose, dice LaPenta. Era molto più conveniente per me del tempo limitato in cui dovevo andare a lezione. Inoltre, aggiunge, lavoro meglio la sera tardi.

Ku dice che a differenza di LaPenta, di solito guardava le lezioni alla stessa ora ogni settimana. Ma puoi guardarli a qualsiasi velocità, da .75 del normale a 1.5, dice. 1.5 sembrava funzionare abbastanza bene per me. Hanno anche modulato la voce, quindi non è più acuta con l'aumento della velocità.

Quando vuoi una copia delle note, è già davanti a te, aggiunge David Lawrence '14, che ha anche preso la classe pilota MITx. Tutto ciò che è stato scritto o detto nella lezione è già stato trascritto. Le diapositive sono fornite.

LaPenta afferma di aver apprezzato la componente di laboratorio virtuale del corso, un simulatore basato sul Web di un kit di circuiti. Le simulazioni online erano davvero accurate, dice. Basta trascinare gli elementi sul circuito e premere 'Simula'. Come studentessa in 6.01, Introduzione all'ingegneria elettrica e all'informatica, LaPenta aveva provato a costruire circuiti fisici e non se l'è persa. Non vuoi sederti lì a eseguire il debug di un circuito che hai ragione, ma un elemento è rotto, il che era un caso che era accaduto in 6.01 alcune volte quando stavamo prototipando i nostri circuiti, dice. Con il simulatore online, non dovevi affrontare i tecnicismi di 'Oh, il filo in questo resistore non funziona?', tecnicismi che rallentano davvero il tuo apprendimento.

E non devi preoccuparti che qualcosa prenda fuoco, aggiunge ridendo.

Liberazioni
Durante il lancio di 6.002x, i professori stavano ancora presentando lezioni tradizionali a quegli studenti che non erano nella sezione sperimentale, e sia loro che i TA stavano risolvendo i problemi della piattaforma stessa, quindi gli strumenti automatizzati non erano così liberatori come avrebbero potuto essere. Tuttavia, Agarwal, gli assistenti e Gerald Sussman, un professore di ingegneria elettrica e uno degli insegnanti del corso, trovarono il tempo di incontrarsi due volte a settimana con gli studenti della sezione sperimentale. Naturalmente, parte della discussione si è concentrata sui modi per migliorare MITx, cosa che andava bene a Ku, dato che come senior del secondo semestre, si era offerto volontario per la sezione sperimentale principalmente per partecipare allo sviluppo della piattaforma MITx. Ma al di là delle inevitabili discussioni sulla correzione dei bug del MITx, la conversazione sembrava molto più libera di quanto fosse tipico durante una recita. Lawrence, ad esempio, ricorda di aver discusso della derivazione dell'impedenza complessa usando la trasformata di Laplace, qualcosa non trattato in 6.002, così come una conversazione con Sussman sui radioamatori.

Gerry ha passato un po' di tempo a mostrarmi le immagini di un grande trasmettitore con un induttore delle dimensioni di una piccola automobile, dice Lawrence. È stato molto divertente parlare con i professori, spesso su aree di circuiti che non erano strettamente all'interno del materiale del corso, solo cose interessanti. Ku è d'accordo. Per lo più andavo solo a uscire con i professori, dice.

Agarwal sostiene che il MITx porterà anche a una formazione universitaria più interdisciplinare. Sottolinea che alcuni partecipanti alla sezione sperimentale erano studenti di ingegneria meccanica che da tempo desideravano seguire il corso ma non potevano. Hanno detto che in passato il corso 6.002 era in conflitto con un corso meccanico richiesto, dice. All'interno del dipartimento, lavoriamo piuttosto attentamente per assicurarci che i corsi tipici che gli studenti frequentano in un semestre non siano in conflitto in termini di tempi, ma non lo facciamo in tutto il campus.

Nell'ambito del modello di apprendistato, il MITx potrebbe anche incoraggiare lo studio interdisciplinare offrendo agli studenti flessibilità nella scelta dei progetti. Un progetto potrebbe, ad esempio, applicare concetti tratti dall'ingegneria elettrica a questioni biologiche o utilizzare la fisica per affrontare questioni di economia.

La sfida della valutazione
La teoria secondo cui edX darà agli assistenti e ai professori più tempo per lavorare direttamente con gli studenti presuppone che la valutazione possa essere automatizzata. Questo potrebbe essere stato il caso in 6.002x, dove le risposte alla maggior parte dei compiti e delle domande d'esame erano valori numerici o espressioni matematiche, ma l'ipotesi non vale per tutti i corsi offerti attraverso il programma.

Come automatizzare la valutazione è una delle principali domande di ricerca che edX affronterà, ma non è affatto un problema nuovo per i ricercatori del MIT. La professoressa EECS Regina Barzilay lavora nel campo dell'elaborazione del linguaggio naturale, che cerca algoritmi per dare un senso ai testi in forma libera. Il gruppo di Barzilay ha sviluppato sistemi che decifrano automaticamente un antico alfabeto e deducono i significati delle parole in un manuale di videogiochi giocando. Ma hanno anche proposto tecniche per migliorare la valutazione automatica dei saggi. L'anno scorso un trio di ricercatori dell'Educational Testing Service ha valutato una di queste tecniche, utilizzandola per aiutare a valutare le domande del saggio sul GRE General Test e sul Test of English as a Foreign Language. Hanno scoperto che l'accordo tra i suoi punteggi e quelli assegnati dai selezionatori umani era paragonabile all'accordo tra i selezionatori umani stessi. Agarwal dice che lui e Barzilay hanno iniziato a discutere su come il suo lavoro potrebbe essere applicato a edX.

Agarwal cita anche il lavoro di Rob Miller, che guida lo User Interface Design Group al CSAIL. Negli ultimi anni, il gruppo di Miller ha svolto ricerche sul crowdsourcing, ovvero suddividere compiti complessi in unità piccole e discrete e coltivarli su Internet. Nel classico scenario di crowdsourcing, i partecipanti vengono pagati una piccola somma, spesso solo pochi centesimi, per ogni attività che completano. Il gruppo di Miller escogita tecniche per organizzare i compiti in modo che richiedano il minor tempo possibile dei partecipanti. I ricercatori sviluppano anche metodi per verificare il lavoro dei partecipanti, in modo che i risultati non vengano compromessi né da incompetenza né da malizia.

Miller tiene anche un corso chiamato Elementi di costruzione del software—6.005—in cui la maggior parte dei compiti a casa consiste nella scrittura di brevi programmi. Verificare che un programma faccia ciò che dovrebbe è abbastanza facile da automatizzare, ma gli istruttori del corso vogliono anche fornire agli studenti un feedback sulla chiarezza del loro codice. Lo scorso autunno, Miller ha iniziato a utilizzare le tecniche di crowdsourcing del suo gruppo per eseguire revisioni del codice. I compiti sono stati affidati non solo agli assistenti e agli ex studenti del MIT che hanno offerto volontariamente il loro tempo, ma anche agli studenti della classe. Vuoi attingere a una folla composta dai tuoi studenti, gli studenti del corso, gli studenti che hanno già seguito il corso, nonché, si spera, esperti nel campo e personale docente del corso, afferma Miller. La sfida è farli interagire insieme in un modo che fornisca un buon feedback agli studenti. Se i corsi edX continuano ad attirare centinaia di migliaia di studenti a semestre, produrranno rapidamente un'enorme popolazione di potenziali selezionatori.

Pagare i selezionatori sarà probabilmente poco pratico, ma Agarwal sottolinea che il MITx fornisce già i cosiddetti punti karma agli studenti che danno contributi regolari e di alta qualità ai forum di discussione e che i totali alti dei punti karma garantiscono agli utenti un accesso privilegiato ad aspetti del sito edX, ad esempio la capacità di moderare i post sui forum di discussione dedicati a corsi particolari. I punti karma potrebbero fornire un incentivo per la valutazione in crowdsourcing.

Miller è d'accordo. Altri forum di domande e risposte nella comunità di programmazione, dice, forniscono valutazioni simili, che i migliori punteggi sono stati citati nei loro curriculum. Questa è la prova che lo trattano come una sorta di media dei voti nel mondo reale, che significa qualcosa per loro, dice.

Alla fine, dice Miller, la valutazione finirà probabilmente per essere un mix di soluzioni, che saranno in parte automatiche e in parte bulbi oculari umani. Per alcuni corsi, ad esempio, un sistema di valutazione automatico come quello di Barzilay potrebbe dare una prima approvazione, con verifica dei risultati affidata a migliaia di ex studenti.

Ma supponendo che il problema della valutazione possa essere risolto e che verranno aggiunte versioni online di più classi nel campus, gli studenti che hanno l'opzione le preferiranno alle versioni convenzionali?

Lawrence, che aveva già una vasta esperienza nella costruzione di circuiti fisici e non si era sporcato le mani con resistori e condensatori reali, afferma che ciò sarebbe dipeso dal contenuto del corso. Prenderei sicuramente la versione X di un corso puramente teorico, dice. In effetti, penso che seguirei qualsiasi corso X all'interno del MIT che sia stato specificamente progettato per includere la componente pratica necessaria.

Ku e LaPenta sono meno circospetti. Lo farei, dice Ku. Sicuramente, dice LaPenta. Mi sono davvero divertito.

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